C 언어 메모리 구조 및 동적할당

c 언어의 메모리 구조 및 동적할당 방법에 대해 정리한다.

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메모리 구성

. 운영체제에 의해 할당되는 메모리 공간 구조는 다음과 같음

. 코드(Code) 영역

​ : 실행할 프로그램의 코드가 저장되는 공간

​ : CPU가 코드영역에 저장된 명령문들을 하나씩 가져가 실행함

. 데이터(Data) 영역

​ : 전역변수, Static 변수 할당

​ : 프로그램 시작과 동시에 메모리 공간에 할당, 프로그램 종료 시 까지 남아 있음

. 스택(Stack) 영역

​ : 지역변수, 매개변수 할당

​ : 함수를 빠져나가면 소멸

. 힙(Heap) 영역

​ : 프로그래머가 원하는 시점에 메모리 공간을 할당하고 해제하기 위한 영역

프로그램 실행에 따른 메모리 변화

메모리 동적할당

. 지역변수와 같이 함수가 호출될 때 매번 할당이 이루어지지만, 할당이 되면 전역변수처럼 함수를 빠져나가도 소멸되지 않는 성격의 변수를 선언할 때 유용하미

. 해당 변수를 힙 영역에 할당 및 소멸

#include <stdio.h>
void * malloc(size_t size);		// 힙 영역에 메모리 공간 할당
void free(void * ptr);			// 힙 영역에 할당된 메모리 공간 해제
// 성공 시 할당된 메모리 주소 값, 실패 시 NULL 값 반환

. 반환형이 void형 포인터인 malloc 함수는 형변환이 필수, 형변환 없을 경우 오류 발생

...
void * ptr = malloc(sizeof(int));
// *ptr = 20;			// ptr이 void형 포인터이므로 컴파일 에러

// 선언 방법
int * ptr1 = (int *)malloc(sizeof(int));
double * ptr2 = (double *)malloc(sizeof(double));
int * ptr3 = (int *)malloc(sizeof(int) * 5 ));
double * ptr4 = (double *)malloc(sizeof(double) * 10 );

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

char * ReadUserName(void)
{
    //char buf[30];
    char * name = (char *)malloc(sizeof(char) * 30);
    printf("이름?:");
    /* 이 경우, free() invalid pointer 에러가 발생함
       이는, malloc으로 할당받은 주소값을 name에 넣어놓고,
       name의 주소값을 변경 한 후, free를 수행하기 때문에,
       프로그램은 free 수행 시, 반환해야할 메모리를 잘못 참조하게 되기 때문
    fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
    strncpy(name, buf, sizeof(buf)-1);
    name[sizeof(name)-1] = 0;
    name = buf;
    */
    fgets(name, sizeof(char) * 30, stdin);
    // gets(name); // gets은 메모리 사용 위험으로 권장하지 않음
    return name;
}

int main()
{
    char * name1;
    char * name2;

    name1 = ReadUserName();
    printf("name1: %s", name1);

    name2 = ReadUserName();
    printf("name2: %s", name2);

    printf("again name1: %s", name1);
    printf("again name2: %s", name2);

    free(name1);
    free(name2);

    return 0;
}

calloc 함수

#include <stdlib.h>
void * calloc(size_t elt_count, size_t elt_size);
// 성공 시 할당된 메모리 주소 값, 실패 시 NULL 반환

. malloc이 100 바이트를 힙 영역에 할당해주세요 라면,

. calloc은 4바이트 크기의 블록(elt_size) 25개(elt_count)를 힙 영역에 할당해 주세요.

. 또한, calloc은 할당된 공간을 모두 0 으로 초기화 함

realloc 함수

#incldue <stdlib.h>
void * realloc(void * ptr, size_t size);
// 성공 시 할당된 메모리 주소 값, 실패 시 NULL 반환

...
 int * arr = (int *)malloc(sizeof(int)*3);
 arr = (int *)realloc(arr, sizeof(int)*5);
...

. ptr이 가리키는 메모리의 크기를 size의 크기로 조절하는 함수